JP6131430B2 - Inspection method for hollow fiber membrane module - Google Patents
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Description
本発明は、油剤が検査液に溶出することなどによる白濁が抑制された中空糸膜支持体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a hollow fiber membrane support in which white turbidity due to elution of an oil agent into a test solution is suppressed.
近年、環境汚染に対する関心の高まりと規制の強化により、分離の完全性やコンパクト性などに優れたろ過膜を用いた膜法による水処理が注目を集めている。 In recent years, due to increasing interest in environmental pollution and stricter regulations, water treatment by a membrane method using a filtration membrane excellent in separation completeness and compactness has attracted attention.
従来、透水性能に優れた濾過膜として、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、セルロースアセテート、ポリフッ化ビニリデンなどの樹脂を多孔質膜層とする中空糸膜が知られている。これらの中空糸膜は、高分子溶液をミクロ相分離させた後、同高分子溶液を非溶媒中で凝固させて製造するものであり、高空孔率で且つ非対称な構造を持つ。しかしながらこのような高分子の相分離構造体のみからなる濾過膜は機械的強度が十分でないという問題があった。 Conventionally, a hollow fiber membrane having a porous membrane layer made of a resin such as polysulfone, polyacrylonitrile, cellulose acetate, or polyvinylidene fluoride is known as a filtration membrane having excellent water permeability. These hollow fiber membranes are produced by microphase-separating a polymer solution and then coagulating the polymer solution in a non-solvent, and have a high porosity and an asymmetric structure. However, such a membrane having only a polymer phase separation structure has a problem that its mechanical strength is not sufficient.
この問題に対し、機械的強度を上げるために、組紐や編紐などの中空の紐状物を支持体とした中空糸膜が提案されている。(特許文献1、2)特に中空状編紐による支持体は低コストでありかつ高分子の多孔質体の耐剥離性に優れている。 In order to increase the mechanical strength against this problem, a hollow fiber membrane using a hollow string-like object such as a braid or knitted string as a support has been proposed. (Patent Documents 1 and 2) In particular, a support made of a hollow knitted string is low in cost and excellent in the peel resistance of a polymer porous body.
上記の様な紐状物を支持体とした中空糸膜の一般的製法は以下の工程からなる。
(1)中空状の紐状物への加工
(2)前記紐状物表面への製膜原液の塗布
(3)製膜原液の凝固、洗浄及び乾燥
A general method for producing a hollow fiber membrane using the above string-like material as a support includes the following steps.
(1) Processing into a hollow string-like material (2) Application of a film-forming stock solution to the surface of the string-like material (3) Coagulation, washing and drying of the film-forming stock solution
このように製膜された中空糸膜は、中空糸膜糸条単体のまま又は両端を固定したカートリッジ(中空糸膜モジュールとも呼ばれる。)に加工された状態において、界面活性剤等を用いた膜表面の親水化等の加工やリーク検査等が行われる(特許文献3参照)。 The hollow fiber membrane thus formed is a membrane using a surfactant or the like in a state in which the hollow fiber membrane yarn is processed as a single hollow cartridge or a cartridge having both ends fixed (also referred to as a hollow fiber membrane module). Processing such as hydrophilization of the surface and leak inspection are performed (see Patent Document 3).
ところで、このような紐状物の製造に用いられるマルチフィラメントの製造には、紡糸時や巻取り時等の糸切れや強度低下を防止するため、紡糸、及び延伸・加工前に紡糸油剤に加えアフターオイルを付着させることが通常行われている(例えば、特許文献4、5)。 By the way, in the manufacture of multifilaments used in the manufacture of such string-like products, in order to prevent yarn breakage and strength reduction during spinning and winding, in addition to spinning oil before spinning and drawing / processing, Usually, after-oil is attached (for example, Patent Documents 4 and 5).
しかしながら、例えば特許文献3に記載された方法などで当該紐状物を支持体として得られた中空糸膜の検査を行う場合、当該紡糸油剤が紡糸後もマルチフィラメント表面に残存していることが多いことから、検査液中に支持体製造時に用いた紡糸油剤やアフターオイルが混合して検査液中でエマルションを形成することにより、検査液が白濁することにより確認が困難になる問題があった。 However, for example, when the hollow fiber membrane obtained by using the string-like material as a support is examined by the method described in Patent Document 3, the spinning oil may remain on the multifilament surface after spinning. Since there are many, the spinning oil and after oil used at the time of manufacture of the support are mixed with the test liquid to form an emulsion in the test liquid, which makes it difficult to confirm because the test liquid becomes cloudy. .
そこで、かかる課題を解決するため、界面活性剤又はその水溶液等からなる検査液等への油剤の溶出による白濁を抑制する中空糸膜支持体及び当該支持体を用いた中空糸膜及び中空糸膜モジュールを提供することが本発明の目的である。 Therefore, in order to solve such a problem, a hollow fiber membrane support that suppresses white turbidity due to elution of an oil agent into a test solution or the like composed of a surfactant or an aqueous solution thereof, and a hollow fiber membrane and a hollow fiber membrane using the support It is an object of the present invention to provide a module.
即ち、本発明は、紡糸油剤が付着したマルチフィラメントにさらにアフターオイルを付着させた後、中空紐状物に加工する工程を含む中空糸膜用支持体の製造方法であって、前記アフターオイルの付着量が、前記紡糸油剤の付着量に対して95質量%以上150質量%以下である中空糸膜用支持体の製造方法に関する。 That is, the present invention is a method for producing a support for a hollow fiber membrane, comprising a step of further processing after oil to a multifilament to which a spinning oil is adhered, and then processing into a hollow string-like product, The present invention relates to a method for producing a support for a hollow fiber membrane, wherein the adhesion amount is 95 % by mass or more and 150% by mass or less with respect to the adhesion amount of the spinning oil.
本発明の製造方法により得られる中空糸膜用支持体及び中空糸膜用支持体からなる中空糸膜やそのエレメントは、検査液への油剤等の溶出による白濁を抑制することができる。 The hollow fiber membrane comprising the hollow fiber membrane support and the hollow fiber membrane support obtained by the production method of the present invention and its elements can suppress white turbidity due to elution of an oil agent or the like into the test solution.
以下、本発明の中空糸膜支持体の製造方法等について詳しく説明する。なお、以下は一例であり、本発明はかかる記載に必ずしも限定されない。 Hereinafter, the production method of the hollow fiber membrane support of the present invention will be described in detail. In addition, the following is an example and this invention is not necessarily limited to this description.
(支持体の構造)
本発明の中空糸膜用支持体は、マルチフィラメントを中空状とした紐状体であり、この中空状紐の外表面に製膜原液を塗布、凝固するなどして多孔質層を形成することによりことにより中空糸膜を製造するためのものである。
(Support structure)
The support for hollow fiber membrane of the present invention is a string-like body in which a multifilament is hollow, and a porous layer is formed by applying a film-forming stock solution on the outer surface of the hollow string and solidifying it. Thus, a hollow fiber membrane is produced.
本発明で得られる中空糸膜用支持体の一例である編紐の概略図を図1に示す。このように中空糸状編紐10は一本のマルチフィラメント12を丸編し、長手方向中心付近を空洞にした構造を有する。
FIG. 1 shows a schematic view of a knitted string which is an example of a support for a hollow fiber membrane obtained by the present invention. As described above, the hollow fiber knitted
本発明において、マルチフィラメントを構成する繊維としては、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、天然繊維等が挙げられる。
合成繊維としては、ナイロン6、ナイロン66、芳香族ポリアミド等のポリアミド系繊維;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸等のポリエステル系繊維;ポリアクリロニトリル等のアクリル系繊維;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系繊維;ポリビニルアルコール系繊維;ポリ塩化ビニリデン系繊維;ポリ塩化ビニル系繊維:ポリウレタン系繊維;フェノール樹脂系繊維;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系繊維;ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系繊維等が挙げられる。
半合成繊維としては、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、キチン、キトサン等を原料としたセルロース誘導体系繊維:プロミックスと呼称される蛋白質系繊維等が挙げられる。
再生繊維としては、ビスコース法、銅−アンモニア法、有機溶剤法等により得られるセルロース系再生繊維(レイヨン、キュプラ、ポリノジック等)が挙げられる。天然繊維としては、亜麻、黄麻等が挙げられる。
In the present invention, the fibers constituting the multifilament include synthetic fibers, semi-synthetic fibers, regenerated fibers, natural fibers, and the like.
Synthetic fibers include polyamide fibers such as nylon 6, nylon 66 and aromatic polyamide; polyester fibers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polylactic acid and polyglycolic acid; acrylic fibers such as polyacrylonitrile; polyethylene and polypropylene Polyolefin fiber such as polyvinyl alcohol fiber; polyvinylidene chloride fiber; polyvinyl chloride fiber: polyurethane fiber; phenol resin fiber; fluorine fiber such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene; polyalkylene paraoxybenzoate System fibers and the like.
Examples of the semi-synthetic fibers include cellulose derivative fibers made from cellulose diacetate, cellulose triacetate, chitin, chitosan and the like: protein fibers called promix.
Examples of the regenerated fiber include cellulosic regenerated fibers (rayon, cupra, polynosic, etc.) obtained by a viscose method, a copper-ammonia method, an organic solvent method, or the like. Examples of natural fibers include flax and jute.
これらの繊維のうち、特に、耐薬品性に優れる点から、ポリエステル系繊維、アクリル系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリアミド系繊維、又はポリオレフィン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維が好ましく、ポリエステル系繊維、アクリル系繊維、又はポリ塩化ビニル系繊維が特に好ましい。 Among these fibers, polyester fiber, acrylic fiber, polyvinyl alcohol fiber, polyamide fiber, or polyolefin fiber, and polyvinyl chloride fiber are particularly preferable because of their excellent chemical resistance, polyester fiber, Acrylic fibers or polyvinyl chloride fibers are particularly preferred.
本発明において、マルチフィラメントは、種類の異なる繊維を2種類以上混合したものであってもよい。種類が異なるとは、繊度、単繊維径、機械特性および材料のうち少なくとも1つが異なることを意味する。 In the present invention, the multifilament may be a mixture of two or more different types of fibers. Different types mean that at least one of fineness, single fiber diameter, mechanical properties and materials is different.
(支持体の製造方法)
図2は、支持体製造装置の一例を示す概略構成図である。支持体製造装置20は、ボビン22と、ボビン22から引き出された糸16を丸編する丸編機24と、丸編機24によって編成された中空状編紐12を一定の張力で引っ張る紐供給装置26と、中空状編紐12を熱処理する加熱ダイス28と、熱処理された中空状編紐12を引き取る引取り装置30と、中空状編紐12を支持体10としてボビンに巻き取る巻き取り機32とを具備する。なお、図3に示す如く、中空状編紐12を一定の張力で引っ張る紐供給装置の代わりにダンサーロール27を用いて一定の荷重(張力)を付与しても良い。
(Manufacturing method of support)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a support manufacturing apparatus. The support
本発明の支持体には、マルチフィラメントに紡糸油剤とアフターオイルが一定の付着量比の範囲内で付着している。これにより、この支持体を用いて中空糸膜を製造した場合、製造後に両者の油剤が混合しエマルション化することによる検査液や親水化剤等の白濁を抑えることができる。 In the support of the present invention, the spinning oil and the after oil are adhered to the multifilament within a range of a certain adhesion amount ratio. Thereby, when manufacturing a hollow fiber membrane using this support body, the cloudiness of a test liquid, a hydrophilizing agent, etc. by mixing both oil agents and emulsifying after manufacture can be suppressed.
本発明において、アフターオイルの付着量は、紡糸油剤の付着量に対し75質量%以上125質量%以下とすることが好ましい。紡糸油剤と上記工程で膜に付着させるアフターオイルの付着量比が75質量%より小さい場合製紐工程において毛羽が発生しやすく、中空糸膜の支持体として用いた場合にリーク発生の要因となる恐れがある。一方、紡糸油剤とアフターオイルの付着量比が125質量%より大きい場合、界面活性剤水溶液を含有する検査液の白濁が顕著である。より好ましくは95質量%以上120質量%以下である。 In the present invention, the after-oil adhesion amount is preferably 75 mass% or more and 125 mass% or less with respect to the spinning oil adhesion amount. When the ratio of the amount of the spinning oil and the after oil adhered to the membrane in the above process is less than 75% by mass, fluff is likely to occur in the stringing process, which causes a leak when used as a support for a hollow fiber membrane. There is a fear. On the other hand, when the ratio of the amount of the spinning oil and after oil is greater than 125% by mass, the cloudiness of the test liquid containing the surfactant aqueous solution is significant. More preferably, it is 95 mass% or more and 120 mass% or less.
紡糸油剤とは、繊維の製造工程において、繊維に平滑性、帯電防止性等を付与し、紡糸、延伸工程および後加工工程を円滑に進める目的で通常用いられる油剤である。例えばマルチフィラメントがポリエステル系繊維の場合、ポリエチレンオキサイド又はポリプロピレンオキサイドエステル系の潤滑剤を主剤とし、これにイオン性界面活性剤等を混合した油剤が一般的に用いられる。本発明においては一般的に用いられる任意の紡糸油剤を用いたマルチフィラメントを使用することができる。この様な紡糸油剤は比較的親水性が高く、単独では検査液中に分散し、白濁しない。 The spinning oil is an oil that is usually used in the fiber production process for the purpose of imparting smoothness, antistatic property and the like to the fiber and smoothly spinning, stretching, and post-processing. For example, when the multifilament is a polyester fiber, an oil agent in which a polyethylene oxide or polypropylene oxide ester-based lubricant is a main agent and an ionic surfactant or the like is mixed is generally used. In the present invention, multifilaments using any spinning oil generally used can be used. Such a spinning oil has a relatively high hydrophilicity, and is alone dispersed in a test solution and does not become cloudy.
本発明における紡糸油剤の付着量の分析方法としては、油剤を溶剤で抽出、赤外分光法等の分析法により抽出液中の油剤量を定量し付着量に換算する方法等既知の任意の方法を用いることが出来るが、メタノール等の揮発性の溶剤で糸を洗浄し、洗浄後糸の重量減少量から油剤量を求める。 As an analysis method of the amount of the spinning oil in the present invention, the oil agent is extracted with a solvent, and any known method such as a method of quantifying the amount of the oil agent in the extract by an analysis method such as infrared spectroscopy and converting it to the amount of adhesion Can be used, but the yarn is washed with a volatile solvent such as methanol, and the amount of oil is obtained from the weight reduction of the yarn after washing.
アフターオイルとは、延伸・加工糸の巻き取り前に糸切れ、毛羽の発生を抑制するために付与される油剤である。例えばポリエステル糸の場合、エステル系潤滑剤、鉱物油、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等の非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤、水等を混合したものが用いられる。本発明においては一般的に用いられる任意のアフターオイルを使用することができる。これらの成分の内、エステル系潤滑剤、鉱物油、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等の非イオン性界面活性剤は比較的疎水的であるため、検査液を白濁させるが、特にアフターオイルが紡糸油剤と混合し、検査液中でエマルションを形成することにより顕著な白濁が発生する。このため、紡糸油剤とアフターオイルは混合した際に相溶しない組み合わせ及び量比が望ましい。紡糸油剤とアフターオイルが相溶するかは、紡糸油剤とアフターオイルを混合し、目視で白濁するかで確認することができる。 After-oil is an oil agent that is applied to prevent yarn breakage and fluff generation before winding of drawn / processed yarn. For example, in the case of a polyester yarn, a mixture of an ester lubricant, mineral oil, a nonionic surfactant such as polyoxyethylene alkyl ether, an ionic surfactant, water or the like is used. In the present invention, any commonly used after oil can be used. Among these components, nonionic surfactants such as ester lubricants, mineral oils, polyoxyethylene alkyl ethers and the like are relatively hydrophobic, which causes the test solution to become cloudy. In particular, after oil is a spinning oil. When the mixture is mixed and an emulsion is formed in the test solution, significant cloudiness is generated. For this reason, it is desirable that the spinning oil and after oil have a combination and quantity ratio that are incompatible when mixed. Whether the spinning oil and the after oil are compatible can be confirmed by mixing the spinning oil and the after oil and visually turbid.
本発明におけるアフターオイルの付着量の分析方法としては、油剤を溶剤で抽出、赤外分光法等の分析法により抽出液中の油剤量を定量し付着量に換算する方法等既知の任意の方法を用いることが出来るが、メタノール等の揮発性の溶剤で支持体を洗浄し洗浄後の支持体の重量減少から糸に付着した油剤量を減ずることにより求める方法が簡易であり好ましい。 As a method for analyzing the amount of after-oil deposited in the present invention, the oil agent is extracted with a solvent, and any known method such as a method of quantifying the amount of the oil agent in the extract by an analytical method such as infrared spectroscopy and converting it to the amount deposited However, it is preferable because the method is simple and preferable by washing the support with a volatile solvent such as methanol and reducing the weight of the support after washing to reduce the amount of oil adhering to the yarn.
中空状編紐12が加熱ダイス28を通過するとき、繊維の熱変形温度より高い温度で中空状編紐12が熱処理され、かつ内径dが熱処理前の中空状編紐12の外径D以下である、貫通孔の出口側において中空状編紐12の外径が規制されることにより、表面に突出した繊維端が支持体10の表面に押さえつけた状態で形態固定される。また、中空状編紐12は、繊維の溶融温度未満で熱処理されているため、編目がつぶれることがない。その結果、製膜原液が十分に編目に侵入でき、多孔質膜層と支持体10との密着性を維持できる。
When the hollow
(中空糸膜の製造方法)
次に、中空膜多孔質膜層11の材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレングリコール等が挙げられるが、耐薬品性及び耐熱性を併せ持つ点から、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。
(Method for producing hollow fiber membrane)
Next, examples of the material for the hollow membrane porous membrane layer 11 include polyvinylidene fluoride, polysulfone, polyacrylonitrile, polyethylene glycol, and the like. Polyvinylidene fluoride is preferable because it has both chemical resistance and heat resistance.
中空糸膜1は、多孔質膜層11が2層の複合多孔質膜層の場合、例えば下記(1)〜(6)工程を有する製造方法によって製造することができる。
(1)支持体10の外周面に製膜原液を塗布する工程、
(2)支持体10に塗布された製膜原液を凝固させて、第1の多孔質膜層を形成し、中空糸膜前駆体を得る工程、
(3)中空糸膜前駆体の外周面に製膜原液を塗布する工程、
(4)中空糸膜前駆体に塗布された製膜原液を凝固させて、第2の多孔質膜層を形成し、中空糸膜1を得る工程
(5)中空糸膜1を洗浄、乾燥する工程、
(6)中空糸膜1を巻き取る工程。
上述の方法では、多孔質膜層11は2層からなることになるが、本発明では単層であってもよく、3層以上の複合多孔質膜層であってもよい。また2層以上の多孔質膜層を形成する場合多重環状ノズルを用いると1工程で複数の層を形成できるのでよりこのましい。
When the porous membrane layer 11 is a two-layer composite porous membrane layer, the hollow fiber membrane 1 can be produced, for example, by a production method having the following steps (1) to (6).
(1) The process of apply | coating film forming undiluted | stock solution to the outer peripheral surface of the
(2) a step of coagulating the membrane-forming stock solution applied to the
(3) The process of apply | coating a film-forming stock solution to the outer peripheral surface of a hollow fiber membrane precursor,
(4) Step of obtaining a hollow fiber membrane 1 by coagulating the membrane forming stock solution applied to the hollow fiber membrane precursor to form a second porous membrane layer (5) Washing and drying the hollow fiber membrane 1 Process,
(6) A step of winding the hollow fiber membrane 1.
In the above method, the porous membrane layer 11 is composed of two layers, but in the present invention, it may be a single layer or a composite porous membrane layer of three or more layers. Further, when two or more porous membrane layers are formed, using a multiple annular nozzle is preferable because a plurality of layers can be formed in one step.
(膜モジュール)
中空糸膜は通常中空糸膜モジュールに加工されて用いられる。膜モジュールは、本体、被処理物(液体又は気体)の入口並びに出口、及び、中空糸膜を有する。具体的には、膜モジュール本体に入口と出口が設けられ、本体の内部に中空糸膜が設けられている。入口と出口は、本体の両端部に設けられていてもよく(直線状両端口型)、また、入口と出口のいずれか一方が、大きく開口していてもよい(直線状片側開口型)。中空糸膜は、本体を、入口を有する第1室と、出口を有する第2室とに分割するように本体内部に連結されている。連結は、中空糸膜の端部を本体内壁に接着あるいは封着するか、中空糸膜の端部を本体内壁に脱着可能に接続しているものを含む。従って、本発明の膜モジュールは、入口から導入された液体及び気体が、本体に入り、中空糸膜を常に通過して、出口から排出される構造を有している。
なお、本発明の膜モジュールの入口、出口及び本体は、ステンレス、鋼などの金属、フッ素樹脂、ABS樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂等の樹脂から作られていてもよい。
(Membrane module)
The hollow fiber membrane is usually used after being processed into a hollow fiber membrane module. The membrane module has a main body, an inlet and an outlet for an object to be processed (liquid or gas), and a hollow fiber membrane. Specifically, an inlet and an outlet are provided in the membrane module main body, and a hollow fiber membrane is provided inside the main body. The inlet and the outlet may be provided at both ends of the main body (linear both-end opening type), and either one of the inlet and the outlet may be greatly opened (linear one-side opening type). The hollow fiber membrane is connected to the inside of the main body so as to divide the main body into a first chamber having an inlet and a second chamber having an outlet. The connection includes one in which the end of the hollow fiber membrane is bonded or sealed to the inner wall of the main body, or the end of the hollow fiber membrane is detachably connected to the inner wall of the main body. Therefore, the membrane module of the present invention has a structure in which the liquid and gas introduced from the inlet enter the main body, always pass through the hollow fiber membrane, and are discharged from the outlet.
The inlet, outlet, and main body of the membrane module of the present invention may be made of a metal such as stainless steel or steel, a resin such as a fluororesin, an ABS resin, a polyolefin resin, or a vinyl chloride resin.
本発明の中空糸膜モジュールは、上述の方法で得られた中空糸膜束を一方向に引きそろえて中空糸膜束とするか、引きそろえた中空糸膜を緯糸とし、ポリエステルやポリプロピレンからなる縦糸を用いて織編物とした後、その膜束または織編物のうち、少なくとも一方の中空糸膜長手方向端部を、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂などからなる公知のポッテイング樹脂を用いて前述の入口、出口及び本体に接続することによって得ることができる。 The hollow fiber membrane module of the present invention is a hollow fiber membrane bundle obtained by aligning the hollow fiber membrane bundle obtained by the above-mentioned method in one direction, or the aligned hollow fiber membrane is used as a weft and is made of polyester or polypropylene. After forming a woven or knitted fabric using warp, at least one hollow fiber membrane longitudinal end of the membrane bundle or woven or knitted fabric, the above-described inlet using a known potting resin made of urethane resin or epoxy resin, It can be obtained by connecting to the outlet and the body.
(中空糸膜モジュールの検査方法)
通常、膜モジュールは、上述したように本体、入口、出口及び中空糸膜を有し、中空糸膜は、本体を、入口を有する第1室と、出口を有する第2室とに分割するように本体内部に連結されている。しかし、本体、入口、出口及び中空糸膜等の各部材自体や、中空糸膜と本体内部との連結部分に欠陥(例えば、穴、亀裂、不完全な連結、中空糸膜の目詰まりなど)が存在すると、良好な膜モジュールとして機能しなくなる。従って、これらの欠陥を検査することが必要となる。
膜モジュールの検査方法は、具体的には、
(1)中空糸膜モジュールを、検査液に浸漬する工程、
(2)検査用気体を前記入口から導入し、前記疎水性中空糸膜を通して前記出口から排出する工程;及び
(3)中空糸膜モジュールから排出される気泡を観察する工程、
から構成される。
このとき、仮に中空糸膜に損傷や大きな孔があいていたりすると、期待値よりもきわめて低い圧力において空気が透過し始め、膜に欠陥があることを検知することができる。空気の透過は泡の発生として目視等で用意に確認することが、検査液が油剤の溶出混合により白濁することによりその確認が著しく困難になる。
(Inspection method for hollow fiber membrane module)
Usually, the membrane module has a main body, an inlet, an outlet and a hollow fiber membrane as described above, and the hollow fiber membrane divides the main body into a first chamber having an inlet and a second chamber having an outlet. Connected to the inside of the main body. However, each member such as the main body, inlet, outlet, and hollow fiber membrane itself, and defects in the connecting portion between the hollow fiber membrane and the inside of the main body (for example, holes, cracks, incomplete connection, clogging of the hollow fiber membrane, etc.) If it exists, it will not function as a good membrane module. It is therefore necessary to inspect these defects.
Specifically, the inspection method of the membrane module
(1) a step of immersing the hollow fiber membrane module in a test solution;
(2) introducing a test gas from the inlet and discharging it from the outlet through the hydrophobic hollow fiber membrane; and (3) observing bubbles discharged from the hollow fiber membrane module;
Consists of
At this time, if the hollow fiber membrane is damaged or has a large hole, air begins to permeate at a pressure much lower than the expected value, and it can be detected that the membrane is defective. It is difficult to confirm the permeation of the air by visual observation or the like as the generation of bubbles because the test solution becomes cloudy due to the elution mixing of the oil agent.
以下、実施例を元に、本発明を更に詳しく説明する。
(中空糸膜用支持体の紡糸油剤、アフターオイル付着量の評価)
メタノールでアフターオイル付着前の糸を洗浄し洗浄後の糸の重量減少から糸に対する紡糸油剤付着量比(A)、同様にメタノールでアフターオイル付着後の洗浄し洗浄後の糸の重量減少から糸に対する総油剤付着量比(B)を求め、(B)−(A)から糸に対するアフターオイル付着量比を算出した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples.
(Evaluation of the amount of spinning oil and after oil on the hollow fiber membrane support)
Washing the yarn before adhering after-oil with methanol and reducing the weight of the yarn after washing to the ratio of the amount of spun oil attached to the yarn (A). Similarly, reducing the weight of yarn after washing and washing after adhering with methanol and yarn The total oil agent adhesion amount ratio (B) to the yarn was determined, and the after oil adhesion amount ratio to the yarn was calculated from (B)-(A).
(中空糸膜用支持体の検査液白濁度の評価)
日信化学社製オルフィンEXP.4036の0.3%水溶液又はBASD社製プルロニックRPE1740の0.2%水溶液を作成し検査液とした。この検査液に中空状編紐を検査液に対し5質量%浸漬し3時間静置した後に中空状編紐を取り出し、残液について日立ハイテク株式会社製分光光度計U−3400で700nmの吸光度(C)を測定した。同様に中空状編紐を、浸漬していない検査液の吸光度(D)を測定し(C)−(D)の値を白濁度の指標とした。
(Evaluation of test liquid turbidity of hollow fiber membrane support)
Olphine EXP. A 0.36% aqueous solution of 4036 or a 0.2% aqueous solution of Pluronic RPE 1740 manufactured by BASD was prepared as a test solution. The hollow knitted string was immersed in this test solution in 5% by mass with respect to the test solution and allowed to stand for 3 hours, and then the hollow knitted string was taken out, and the remaining solution was absorbed at 700 nm with a spectrophotometer U-3400 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation. C) was measured. Similarly, the absorbance (D) of the test solution in which the hollow knitted string was not immersed was measured, and the value of (C)-(D) was used as an index of white turbidity.
(毛羽発生数の評価)
製紐開始直後及び最終で2mをはさみで切り出し、目視にて毛羽の発生数を確認した。
(Evaluation of the number of fluff generation)
Immediately after the start of string making and at the end, 2 m was cut out with scissors, and the number of fluffs was confirmed visually.
<実施例1>
図2に示す支持体製造装置20を用いて、中空状編紐12からなる支持体10を製造した。
マルチフィラメントとしては、紡糸油剤の付着量が0.4%のポリエステル繊維(繊度:84dtex、フィラメント数:36)を用いた。ボビン22に対し、該ポリエステル繊維を5kg巻きつけたものを5セット準備した。
丸編機24としては、卓上型紐編機(圓井繊維機械社製、メリヤス針数:12本、針サイズ:16ゲージ、スピンドルの円周直径:8mm)を用いた。紐供給装置26および引取り装置30としては、ネルソンロールを用いた。加熱ダイス28としては、加熱手段を有するステンレス製のダイス(内径D:5mm、内径d:2.2mm、長さ:300mm)を用いた。
<Example 1>
The
As the multifilament, a polyester fiber having a spin oil adhesion amount of 0.4% (fineness: 84 dtex, number of filaments: 36) was used. Five sets of bobbins 22 each having 5 kg of the polyester fiber wound thereon were prepared.
As the circular knitting machine 24, a table-type string knitting machine (manufactured by Sakurai Textile Machinery Co., Ltd., number of knitting needles: 12, needle size: 16 gauge, spindle circumferential diameter: 8 mm) was used. As the
アフターオイルとして、鉱物油、ソルビタンモノオレート、リン酸エステルナトリウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルからなる油剤(以下、油剤Aという。)を用い、付着量が糸に対し0.4質量%となるように油剤を付着させ(紡糸油剤に対するアフターオイルの付着量比100質量%)、ボビン22から引き出されたポリエステル繊維を1つにまとめて糸16(合計繊度は420dtex)とした後、丸編機24によって丸編して中空状編紐12を編成し、該中空状編紐12を195℃の加熱ダイス28に通し、熱処理された中空状編紐12を支持体10として巻き取り速度100m/hrで巻き取り装置32に巻き取った。ボビン22のポリエステル繊維がなくなるまで支持体10の製造を続けた。
得られた支持体10の外径は約2.5mmであり、内径は約1.3mmであった。支持体10を構成する中空状編紐12のループ17の数は、1周あたり12個、編目18の最大開口幅は約0.05mmであった。支持体10の長さは12000mであった。製紐中糸切れは発生しなかった。また毛羽の発生数も0であった。また白濁度は表1に示す通り0.006とほぼ透明であった。
As the after oil, an oil agent (hereinafter referred to as “oil agent A”) composed of mineral oil, sorbitan monooleate, sodium phosphate ester, and polyoxyethylene alkyl ether is used, so that the amount of adhesion is 0.4% by mass with respect to the yarn. After attaching the oil agent to the spinning oil agent (the ratio of after-oil adhesion amount to 100% by mass), the polyester fibers drawn from the bobbin 22 are combined into a yarn 16 (total fineness is 420 dtex), and then the circular knitting machine 24 The hollow
The obtained
<実施例2>
アフターオイルとして、松本油脂社製「NAE2061」を用いた以外は実施例1と同様に中空状編紐支持体を製造した。製紐中糸切れは発生せず、また毛羽の発生数も0であった。また白濁度も、表1に示す通り0.020とほぼ透明であった。
<Example 2>
A hollow knitted string support was produced in the same manner as in Example 1 except that “NAE2061” manufactured by Matsumoto Yushi Co., Ltd. was used as the after oil. No thread breakage occurred in the string, and the number of fluffs was 0. Further, the white turbidity was almost transparent as 0.020 as shown in Table 1.
<実施例3、4>
検査液として、BASF社製「プルロニックRPE1740」の0.2%水溶液を用いた以外は、実施例1又は2と同様に白濁度を評価した。白濁度は表1に示す通り、いずれの実施例においても白濁度は0.002とほぼ透明であった。
<Examples 3 and 4>
The turbidity was evaluated in the same manner as in Example 1 or 2 except that a 0.2% aqueous solution of “Pluronic RPE 1740” manufactured by BASF was used as the test solution. As shown in Table 1, the white turbidity was almost transparent at 0.002 in all Examples.
<比較例1>
アフターオイルを用いなかった以外は、実施例1と同様に中空状編紐支持体を製造した。製紐中糸切れは発生しなかったが、毛羽の発生が見られた。また白濁度は表1に示す通り0.003とほぼ透明であった。
<Comparative Example 1>
A hollow braided string support was produced in the same manner as in Example 1 except that no after oil was used. Although no yarn breakage occurred in the string, the occurrence of fluff was observed. Further, as shown in Table 1, the white turbidity was almost transparent at 0.003.
<比較例2>
アフターオイルとして、油剤Aの付着量が糸に対し0.2質量%となるように油剤を付着させた(紡糸油剤に対するアフターオイルの付着量比50質量%)以外は、実施例1と同様に中空状編紐を作成した。白濁度は表1に示す通り0.005とほぼ透明であったが、毛羽の発生が見られた。
<Comparative example 2>
As the after oil, the same procedure as in Example 1 was performed except that the oil agent was adhered so that the adhesion amount of the oil agent A was 0.2% by mass with respect to the yarn (the ratio of the adhesion amount of the after oil to the spinning oil was 50% by mass). A hollow braid was created. As shown in Table 1, the white turbidity was almost transparent at 0.005, but fluff was observed.
<比較例3、4>
付着量を糸に対し2質量%となるように油剤を付着させた(紡糸油剤に対するアフターオイルの付着量比500質量%)以外は実施例1と同様に中空状編紐を作成した。
製紐中に糸切れは発生せず、また毛羽の発生数も0であったが、白濁度は表1に示す通り0.420とアフターオイルの付着量に対して白濁の度合いが顕著であった。
<Comparative Examples 3 and 4>
A hollow knitted string was prepared in the same manner as in Example 1 except that the oil agent was adhered so that the amount of adhesion was 2% by mass with respect to the yarn (the amount of adhesion of the after oil to the spinning oil was 500% by mass).
No yarn breakage occurred in the string, and the number of fluffs was 0. However, the white turbidity was 0.420 as shown in Table 1, and the degree of white turbidity was remarkable with respect to the amount of after oil attached. It was.
<比較例4>
付着量を糸に対し2質量%となるように油剤を付着させた(紡糸油剤に対するアフターオイルの付着量比500質量%)以外は実施例3と同様に中空状編紐を作成した。白濁度は表1に示す通り0.402と白濁の度合いが顕著であった。
<Comparative example 4>
A hollow knitted string was prepared in the same manner as in Example 3 except that the oil agent was adhered so that the amount of adhesion was 2% by mass with respect to the yarn (the amount of after oil adhered to the spinning oil was 500% by mass). As shown in Table 1, the cloudiness was 0.402, and the cloudiness was remarkable.
<実施例5>
(中空糸膜の製造)
実施例1に示される中空糸膜用支持体を用いて、図3に示す中空糸膜製造装置40により、中空糸膜1を製造した。
第1紡糸原液として、ポリフッ化ビニリデン(アルケマジャパン製、商品名「カイナー301F」)19質量%及びポリビニルピロリドン(日本触媒社製、商品名「K-79」)10質量%を、N,N−ジメチルアセトアミド71質量%に撹拌溶解させて調製した。
また、第2紡糸原液としてポリフッ化ビニリデン(アルケマジャパン製、商品名「カイナー301F」)22質量%及びポリビニルピロリドン(日本触媒社製、商品名「K-79」)9質量%を、N,N−ジメチルアセトアミド69質量%に撹拌溶解させて調製した。 次いで、第二製膜原液を直径が5.24mmφである30℃に保温した三重環状ノズルの外側ラインに、第一製膜原液を内側ラインに供給すると共に、支持体10を前記ノズルの中央部に通過させて、前記支持体に2種類の製膜原液を塗布・積層した後、40mmのエアギャップ内を通過させ、N,N-ジメチルアセトアミド8質量%及び水92質量%から成る75℃に保温した凝固浴中を通過させて凝固させた。
得られた中空糸膜を98℃の熱水中で洗浄して、残存するN,N−ジメチルアセトアミドおよびポリビニルピロリドンの一部を除去した後、下記(ア)〜(エ)の各工程を3回繰り返し、残存するポリビニルピロリドンを除去したのち、90℃で乾燥した。
(ア)中空糸膜を10質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液に浸漬する工程、
(イ)中空糸膜を90℃のスチーム槽中で加熱する工程、
(ウ)中空糸膜を90℃の熱水中で洗浄する工程、
(エ)中空糸膜を室温の水中に浸漬して洗浄する工程。
<Example 5>
(Manufacture of hollow fiber membranes)
Using the hollow fiber membrane support shown in Example 1, the hollow fiber membrane 1 was produced by the hollow fiber
As the first spinning dope, 19% by mass of polyvinylidene fluoride (manufactured by Arkema Japan, trade name “Kyner 301F”) and 10% by weight of polyvinylpyrrolidone (trade name “K-79”, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) It was prepared by stirring and dissolving in 71% by mass of dimethylacetamide.
Further, as the second spinning dope, polyvinylidene fluoride (made by Arkema Japan, trade name “Kyner 301F”) 22% by mass and polyvinyl pyrrolidone (made by Nippon Shokubai Co., Ltd., trade name “K-79”) 9% by mass, N, N -Prepared by stirring and dissolving in 69% by mass of dimethylacetamide. Next, the second film-forming stock solution is supplied to the outer line of the triple annular nozzle kept at 30 ° C. having a diameter of 5.24 mmφ, and the first film-forming stock solution is supplied to the inner line, and the
The obtained hollow fiber membrane was washed in hot water at 98 ° C. to remove a part of the remaining N, N-dimethylacetamide and polyvinylpyrrolidone, and then the following steps (a) to (d) were carried out in 3 steps. Repeatedly, after removing the remaining polyvinylpyrrolidone, it was dried at 90 ° C.
(A) a step of immersing the hollow fiber membrane in a 10% by mass sodium hypochlorite aqueous solution,
(A) a step of heating the hollow fiber membrane in a steam bath at 90 ° C.
(C) washing the hollow fiber membrane in hot water at 90 ° C.,
(D) A step of immersing and washing the hollow fiber membrane in water at room temperature.
(中空糸膜モジュールの製造)
まず、ポリエステルを縦糸とし、上記中空糸膜を3本引きそろえたものを緯糸として、幅1000mmで編み長さ2000mmで編地5枚を編成し、中空糸膜編地積層体を得た。次に、先に準備した中空糸膜積層体を集水管の開口部に、割中子に当たるまで挿入し、開口部から中空糸膜編地積層体の根本付近にポリウレタン樹脂を注入し固化させた。
以上のようにして、中空糸膜の開口部を集水管内に持つ中空糸膜モジュールを得た。この中空糸膜モジュールの有効膜面積は25m2であった。
(Manufacture of hollow fiber membrane modules)
First, five knitted fabrics having a width of 1000 mm and a knitting length of 2000 mm were knitted using polyester as warp yarns and three hollow fiber membranes aligned to obtain a hollow fiber membrane knitted fabric laminate. Next, the previously prepared hollow fiber membrane laminate was inserted into the opening of the water collection tube until it hits the split core, and polyurethane resin was injected from the opening to the vicinity of the root of the hollow fiber membrane knitted fabric laminate and solidified. .
As described above, a hollow fiber membrane module having a hollow fiber membrane opening in the water collection tube was obtained. The effective membrane area of this hollow fiber membrane module was 25 m 2 .
上記膜モジュールの検査後の検査液の白濁度は表1に示す通り0.001とほぼ透明であった。 As shown in Table 1, the white turbidity of the test solution after the test of the membrane module was almost transparent as 0.001.
<実施例6>
実施例2に示した中空糸膜用支持体を用いた以外は実施例5と同様に中空糸膜モジュールを作成した。検査後の検査液の白濁度は表2に示す通り0.004とほぼ透明であった。
<Example 6>
A hollow fiber membrane module was prepared in the same manner as in Example 5 except that the hollow fiber membrane support shown in Example 2 was used. As shown in Table 2, the turbidity of the test solution after the test was almost transparent at 0.004.
<比較例5>
比較例2に示した中空糸膜用支持体を用いた以外は実施例5と同様に中空糸膜モジュールを作成した。検査後の検査液の白濁度は表2に示す通り1.400と白濁が顕著でであった。
<Comparative Example 5>
A hollow fiber membrane module was prepared in the same manner as in Example 5 except that the hollow fiber membrane support shown in Comparative Example 2 was used. As shown in Table 2, the cloudiness of the test solution after the test was 1.400, and the cloudiness was remarkable.
1 中空糸膜
10,12 中空状支持体(紐状物)
11 多孔質膜層
16 マルチフィラメント
22 ボビン
24 編機
26 紐供給装置
28 金型
30 引取装置
42 ノズル(多重環状ノズル)
44 原液供給装置
46 凝固浴槽
48 ガイドロール
1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
44 Stock solution supply device 46 Coagulation bath 48 Guide roll
Claims (4)
(1)前記中空糸膜モジュールを、検査液に浸漬する工程;
(2)検査用気体を前記中空糸膜モジュールの入口から導入し、前記中空糸膜を通して前記中空糸膜モジュールの出口から排出する工程;
(3)前記中空糸膜モジュールから排出される気泡を観察する工程; A method for producing a support for a hollow fiber membrane, comprising the step of further attaching after oil to a multifilament to which a spinning oil is adhered, and then processing into a hollow string-like body, wherein the amount of the after oil adhering to the multifilament A plurality of hollow fiber membranes including a hollow fiber membrane support obtained by the method for producing a support for hollow fiber membranes that is 95% by mass or more and 150% by mass or less with respect to the amount of adhesion of the fiber are obtained. A method for inspecting a hollow fiber membrane module in which at least one end portion is connected to a module body, comprising the following steps (1) to (3).
(1) A step of immersing the hollow fiber membrane module in a test solution;
(2) a step of introducing an inspection gas from the inlet of the hollow fiber membrane module and discharging the gas from the outlet of the hollow fiber membrane module through the hollow fiber membrane;
(3) observing bubbles discharged from the hollow fiber membrane module;
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